矿井临时改绞转换期间主井水平提升设施设计应用

2020-11-05张品峰

山东煤炭科技 2020年10期

张品峰

（中煤第七十一工程处有限责任公司，安徽宿州 234000）

1 工程背景

内蒙古乌审旗兖煤鄂尔多斯能化有限公司营盘壕煤矿主井、副井及回风立井于2012 年开工建设，全深冻结法施工，井筒设计为全深双层钢筋砼壁支护。主井井筒净直径9.4 m，井深849.5 m，回风立井井筒净直径7.5 m，井深757 m。根据井筒施工进展情况，预计主、副、回风立井将于2014 年12 月、11 月、8 月掘砌施工完成。结合矿井整体建设计划，拟下一步先将主井和回风立井井下贯通，而后主井接续施工井塔工程和永久装备，回风立井实施箕斗罐笼混合临时改绞，利用回风立井施工矿建二期工程，副井则在盲井条件下直接实施永久装备。

该矿井整体建设工程后续施工规划中需考虑以下因素：

（1）为保证主井工程连续施工，在2014 年冬季来临前先施工井塔桩基，待气温转暖后再继续施工井塔，可避开西部地区冬季气候影响，实现矿建工程工期的优化。但主井井筒冻结段尚未解冻，无法立即对井壁实施注浆，而待井筒化冻后地层对井壁甚至井塔的影响无法预测，且届时实施壁后注浆难度大、风险高。因此，需设计主井临时提升系统用于井壁夹层注浆施工。

（2）回风立井掘砌到底后，先施工与主井短路贯通的巷道，以及临时改绞所需的措施工程，预计2015 年3 月可实施临时改绞。改绞工程量大，工期较长，改绞施工期间若主井井筒凿井系统已经拆除，则人员再无下井通道，无法实施井下临时排水和通风，造成安全风险。

经研究后，必须采取措施解决主井土、安工程与井壁注浆施工的矛盾，且在主井与回风立井井下已经贯通的情况下，该措施应能够同时解决回风立井临时改绞期间人员随时上下井的问题。因此，实施了矿井临时改绞转换期间主井水平提升设施设计与应用研究。

2 系统设计方案

2.1 方案设计思路

主井井筒内壁套砌完成后，以凿井吊盘为操作平台，在井筒0～ -17.5 m 段布置井壁固定钢梯，在-17.5 m 水平安装一层临时封口盘。将凿井吊盘临时悬吊在该封口盘下，悬吊绳与吊盘脱钩，一并回收井筒内其它所有悬吊管线→拆除大部分凿井设施，保留副钩JK-3.5×/20 型提升机、悬吊凿井吊盘的JZ-25/1300 型稳车4 台、安全梯稳车。拆除Ⅵ型凿井井架，将天轮平台框梁结构临时放置在井口旁侧→将井口交给土建施工单位。施工主井永久锁口，期间根据临时提升系统设计在锁口预埋钢件→将天轮平台框梁结构坐落在永久锁口上，用预埋钢件固定框梁，在框梁上重新布置简易提升悬吊天轮平台，采用钢板封闭平台，设置护栏和人员出入口→将留用稳车钢丝绳引过天轮平台，投放到-17.5 m水平重新连接悬吊吊盘，拆除生根在平台上的临时悬吊绳，下放吊盘到尾绳更换硐室水平，通讯信号及监控等其它线缆跟随下放，分别在-17.5 m 平台和井下连接处巷道内设值班岗位。

在拆除大部分凿井设施后，土建施工单位即进场穿插平行作业，施工桩基和永久锁口。提升系统布置如图1 所示。

图1 提升系统总体布置图

2.2 系统实施目标

此临时提升设备能够让出主井井口施工场地，确保桩基及井塔基础等土建工程施工，同时也可以用于主井井壁注浆施工，且注浆施工不中断井塔土建工程施工。另外，开辟一个辅助上下井通道，确保回风立井进行改绞期间，能够上下人员、设备构件、物料，增加一个安全出口。

2.3 系统实施要点

（1）布置临时提升系统时，地面提升悬吊设备要全部布置在土建工程基坑开挖、井塔立体施工范围以外，并提前落实解决提升悬吊绳避让施工设备、穿过施工平台、穿过井塔结构等问题，采取醒目标识和护绳等安全防护措施。

（2）要求编排安全、高效的施工工序，确保井架天轮平台框梁（60 t）布置在锁口上时砼强度满足要求，合理制定0～ -17.5 m 水平段天轮平台安装、壁梯安装、-17.5 m 水平平台安装、吊盘夺钩悬挂及恢复稳车悬吊等节点顺序，组织快速施工。

（3）系统设计中提升及悬吊绳均为水平牵引悬吊，提升绳仰角2.76°，与普通凿井提升悬吊布置有着显著的差异。方案设计时深入研究并严格贯彻执行《煤矿安全规程》《煤矿建设安全规范》等国家和行业相关法规、规范要求，验证提升悬吊荷载、平台和天轮受力等情况，在此基础上明确规定了系统工作使用范围、提升悬吊技术要求，针对系统提升运输、把钩信号、防坠等方面专门制定操作规程和管理制度，确保系统应用安全。

3 系统应用

主井井筒比原先预计时间提前掘砌到底，主井临时提升系统实际应用时间为2014 年10 月至2015年6 月。临时提升系统在以下具体工程施工中得到了有效应用。

3.1 主井井塔工程及井壁注浆施工

自2014 年10 月始，主井凿井系统具备拆除条件，矿建施工单位拆除部分凿井设施，为土建工程腾出了工广场地，土建施工单位进场与矿建施工单位穿插平行作业。临时提升系统安装期间，井塔桩基和永久锁口工程同时施工。系统投入运行期间，土建实施了场地开挖、破桩头、坑底基础施工。2015 年土建复工后开始从坑底向上施工井塔，回填基坑，将临时提升系统井口部分包容在井塔之内。井筒化冻后，地面继续施工井塔，井筒中利用临时提升系统从下向上实施井壁注浆，凿井吊盘从井底回到井口。

3.2 巷道硐室工程施工维护

回风立井箕斗罐笼混合临时改绞系统生产能力是传统临时改绞系统的2～3 倍，可承担的掘进工作面多，因此系统所需要的供电、排水、运输路线等巷道硐室措施工程比较复杂。利用主井临时提升系统把部分措施工程施工完毕，并在改绞期间检查，为后续工程的顺利施工打下了坚实的基础。在回风立井改绞施工期间，人员、设备、材料均通过主井临时提升系统上下井。

3.3 回风立井临时改绞施工

2015 年回风立井实施临时改绞，拆除了凿井系统，回风立井不再提升运行。临时改绞期间充分利用了设计的主井临时提升系统，组织下放皮带机、排水泵、变配电设备及其它施工装备，人员到井下平行作业，完成了供电、排水系统及机械化配套施工作业线等大量安装工程，显著加快了临时改绞施工速度，并使临时改绞完成后立即具备了多头安全快速掘进施工的条件。